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III-V族磁性半導体超構造の光有機磁性効果の研究

研究報告コード R013000011
掲載日 2003年10月1日
研究者
  • 宗片 比呂夫
研究者所属機関
  • 東京工業大学理工学研究科
研究機関
  • 東京工業大学大学院理工学研究科
報告名称 III-V族磁性半導体超構造の光有機磁性効果の研究
報告概要 半導体と磁性体との融合化により,磁性金属と磁性絶縁体との間に横たわる未踏範囲を切り開き,スピンの絡む新現象や効果を発見・応用することを目的とする。(In,Mn)Asという物質は,InAsというIII-V族化合物半導体に多量のMnが添加された希薄磁性半導体である。この物質を超薄膜GaAs-Feグラニュー構造化して,非磁性のIII-V族化合物半導体GaAs上に積層しヘテロ構造を形成したあとで光照射を行うと,(In,Mn)As層の磁気秩序が常磁性から強磁性へ変化することが明らかとなった。
次に,Mn以外の磁性原子を半導体中に大量に添加できれば,素材の磁性とキャリア濃度をより広範囲に制御できると期待されるので,本研究では多量のFe原子をGaAs母体中に多量に添加することを集中的に検討した。さらに,GaAs-Feグラニュー複合構造薄膜では,室温を含む広い温度領域で,光照射により磁化が可逆的に増減することも見出した。
研究分野
  • 一般及び無機化合物の磁気光学・電気光学スペクトル(分子)
  • 有機化合物・錯体の磁気光学・電気光学スペクトル(分子)
  • 光伝導,光起電力
関連発表論文 (1)H. Munekata, T. Abe, S. Koshihara, A. Oiwa, M. Hirasawa, S. Katsumoto, Y. Iye, C. Urano and H. Takagi: “Light-induced ferromagnetism in III-V-based diluted magnetic semiconductor heterostructures”, J. Appl. Phys. 81, 4862-4864 (1997).
(2)S.Koshihara, A. Oiwa, M. Hirasawa, S. Katsumoto, Y. Iye, C. Urano, H. Takagi, and H. Munekata: “Ferromagnetic Order Induced by Photogenerated Carriers in Magnetic III-V Semiconductor Heterostructures of (In,Mn) As/GaSb”, Phys. Rev. Lett. 78, 4617-4620 (1997).
(3)宗片比呂夫,“半導体における光誘起強磁性”,オプトロニクス 195,144-148(1998)。
(4)K. Uchida, K. Nishida, M. Kondo, and H. Munekata: “Epitaxial Growth of GaN Layers with Double-Buffer Layers”, J. Cryst. Growth 189/190, 270-274 (1998).
(5)K. Uchida, K. Nishida, M. Kondo, and H. Munekata: “Characterization of Double-Buffer Layers and Its Application for the Metalorganic Vapor Phase Epitaxial Growth of GaN”, Jpn. J. Appl. Phys. 37, 3882-3888 (1998).
(6)H. Munekata, and S. Koshihara; Carrier-induced magnetism: how and what we pursue with III-V-based magnetic semiconductor heterostructures?; Superlattices and Microstructures 25, 251-258 (1999).
(7)A. Oiwa, A. Endo, S. Katsumoto, Y. Iye, H. Ohno and H. Munekata: Magnetic and transport properties of the ferromagnetic heterostructures (In,Mn) As/(Ga,Al) Sb; Phys. Rev. B 59, 5826-5831 (1999).
(8)S. Hirose, A. Yoshida, M. Yamaura, and H. Munekata: Surface smoothing of GaAs microstructure by atomic layer epitaxy; Appl. Phys. Lett. 74, 964-966 (1999).
(9)T. Kondo, A. Ishii, H. Munekata, and K. Takeda: Three-step molecular beam deposition of crystalline polydiacetylene films on semiconductor substrates with large crystal domains; Jpn. J. Appl. Phys. 38 (7A), L764-766 (1999).
(10)S. Haneda, M. Yamaura, Y. Takatani, and H. Munekata: Preparation and characterization of Fe-based III-V diluted magnetic semiconductor (Ga,Fe) As; Jpn. J. Appl. Phys. 39, L9-12, (2000).
(11)Y. Takatani, S. Haneda, M. Yamaura, M. Tachibana and H. Munekata: Preparation of (Ga,Fe) As and its photo-magnetic characteristics; Inst. Phys. Conf. Ser. No. 166, Papers presented at 26th Intern'l Symp. Compound Semiconductor (Berlin, August 23-26, 1999), p. 83 (2000).
(12)S. Haneda, H. Munekata, and Y. Takatani: Fe-based magnetic-semiconductor hybrid structures for photocarrier-induced magnetism; J. Appl. Phys. 87, 6445-6447 (2000).
(13)日経産業新聞H12.6.29.「光照射で磁気強度変化」
(14)日経新聞H12.7.17.「先端人—光で磁石になる材料開発」
研究制度
  • さきがけ研究21、「状態と変革」領域/科学技術振興事業団
研究報告資料
  • 宗片 比呂夫. III-V族磁性半導体超構造の光誘起磁性. 「さきがけ研究21」研究報告会「状態と変革」領域 講演要旨集(研究期間1997-2000),2000. p.14 - 15.

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